Scoperto il quasar più brillante nell’universo primordiale

Un articolo pubblicato sulla rivista “Astrophysical Journal Letters” riporta la scoperta del quasar più luminoso dell’universo primordiale. Un team di ricercatori che include Marco Bonaglia dell’INAF di Firenze ha usato osservazioni del telescopio spaziale Hubble e di alcuni telescopi al suolo per individuare la galassia catalogata come J043947.08+163415.7 a una distanza di circa 12,8 miliardi di anni luce dalla Terra. Il buco nero supermassiccio al suo centro è circondato da molti materiali che emettono l’enorme quantità di luce che permette di individuarlo anche a quell’enorme distanza ma solo grazie a un effetto di lente gravitazionale. Quell’attività risale a quasi un miliardo di anni dopo il Big Bang.

La potente forza di gravità delle galassie può curvare la luce che le passa vicino, come previsto dalla Teoria della Relatività generale di Albert Einstein, e agire come una lente. Quest’effetto può essere utilizzato dagli astronomi per ottenere immagini più dettagliate di galassie dietro quelle che agiscono da lenti gravitazionali, che in certi casi non sarebbero neppure individuabili. Ciò è successo nel caso della galassia J043947.08+163415.7, la cui immagine è stata ingrandita circa 50 volte da un effetto di lente gravitazionale generato da una galassia più vicina.

Astronomi hanno cercato galassie primordiali di quel tipo per parecchi anni sperando di cogliere anche a miliardi di anni luce di distanza la luce proveniente da quasar, nuclei galattici in cui un buco nero supermassiccio è molto attivo a causa di grandi quantità di materiali che orbitano attorno ad esso e vengono scaldate al punto di generare fortissime emissioni elettromagnetiche. I quasar sono estremamente brillanti eppure a certe distanze sono visibili solo grazie a lenti gravitazionali e quindi grazie a un allineamento fortunato come nel caso della galassia J043947.08+163415.7, chiamata anche solo J0439+1634.

Il team guidato da guidato da Xiaohui Fan dell’Università dell’Arizona a Tucson ha selezionato una candidata quasar che poi è risultata essere la galassia J043947.08+163415.7 da i mmagini catturate da vari telescopi come il telescopio spaziale Hubble, il telescopio Pan-STARRS1, l’indagine United Kingdom Infra-Red Telescope Hemisphere Survey e il telescopio spaziale WISE della NASA. Essi mostravano le tracce distorte di quel quasar, che ha una luminosità stimata in 500-600 mila miliardi di volte quella del Sole, a varie frequenze elettromagnetiche.

Le emissioni del quasar J043947.08+163415.7 hanno aiutato le successive osservazioni mirate, condotte con il Multi-Mirror Telescope (MMT) e successivamente con i telescopi Gemini Nord e Keck. Il Gemini ha rilevato la firma chimica del magnesio, importante per individuare con certezza una galassia distante 12,8 miliardi di anni luce. L’atmosfera terrestre costituisce un fattore di disturbo per osservazioni così delicate e l’ottica adattiva del Large Binocular Telescope (LBT) è stata utilissima per ottenere dati precisi ma il telescopio spaziale Hubble ha comunque contribuito a confermare la natura del quasar ingrandito da una lente gravitazionale.

L’immagine in alto (NASA, ESA, and X. Fan (University of Arizona)) mostra il quasar J043947.08+163415.7 visto dal telescopio spaziale Hubble in rosso con la galassia usata come lente gravitazionale in blu. L’immagine in basso (Feige Wang (UCSB), Xiaohui Fan (University of Arizona)) mostra come appare il quasar a frequenze visibili e infrarosse rilevate dai telescopi MMT, Keck, Gemini e LBT.

Questa ricerca si è basata su informazioni raccolte con diversi strumenti che hanno fornito rilevazioni a diverse frequenze elettromagnetiche ma non è finita. Gli astronomi intendono continuare le osservazioni mirate con il radiotelescopio ALMA, uno strumento eccellente per studiare quasar lontanissimi, e altri telescopi, possibilmente anche con il telescopio spaziale James Webb quando verrà finalmente lanciato.

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